화학뉴스

일본이 수소와 이산화탄소(CO2)를 반응시켜 메탄(Methane)을 합성하는 메타네이션 기술에 투자하고 있다.
메타네이션은 배기가스에서 회수한 이산화탄소와 재생 가능한 수소를 원료로 사용함으로써 이산화탄소 프리 연료를 생산할 수 있다는 점에서 탄소중립 핵심기술로 떠오르고 있다.
일본은 수소 캐리어 관련 정부 주도 연구개발(R&D) 프로젝트를 통해 액화수소, 유기하이드라이트 등을 개발했고 현재는 암모니아(Ammonia) 평가를 추진하고 있다.
메타네이션 기술로 생산하는 합성메탄은 기존 도시가스 인프라를 그대로 이용할 수 있으며 본격적인 수소사회가 도래하기 이전까지 유효할 것으로 예상되며 2017년 수소 기본전략의 수소 캐리어로 설정된 바 있다.
일본 정부는 2021년 6월 공개한 그린성장 전략을 통해 차세대 에너지산업을 실현할 수 있는 핵심기술의 하나로 메타네이션에 주목했으며 합성메탄을 2030년 기존 인프라에 1%, 2050년 90% 주입하겠다고 선언했다.
또 2050년까지 합성메탄을 2500만톤 공급해 기존 LNG(액화천연가스)와 비슷한 수준으로 가격을 낮추는 것도 목표로 하고 있다.
민간기업 중에는 히타치조선(Hitachi Zosen)이 메타네이션 기술 개발에 앞장서고 있다.
히타치조선은 환경성 사업을 통해 청소공장의 배기가스를 원료로 사용하는 셸 & 튜브형 메탄화 장치로 메탄을 자원화하는 실증실험을 추진하고 있으며 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO) 위탁사업으로는 INPEX와 가스전 수반 이산화탄소를 원료로 투입하는 차세대 플레이트형 장치 실증을 진행하고 있다.
IHI는 싱가폴 화학공학연구소(ICES)와 메타네이션 촉매를 공동으로 개발하고 있고 이산화탄소 전화율과 로버스트성 분야에서 뛰어난 성능을 확인해 대형설비에서 실증을 추진할 계획이다.
도쿄가스(Tokyo Gas)는 2021년 말 이전에 메타네이션 실증실험에 착수해 재생에너지 베이스 전력을 조달한 다음 합성메탄을 제조‧이용하기까지 모든 기술과 노하우를 확보하고 수전해 장치와 메탄화 장치 등의 과제를 파악해 시스템 전체의 효율화에 나설 계획이다.
도쿄가스는 영국 ITM Power의 고체 고분자형 수전해 장치와 히타치조선의 메탄화 장치 등을 도입해 실증실험을 추진할 계획이며 추후 장치 생산기업과 연계해 자체 개발한 셀스택을 탑재한 수전해 장치나 혁신적 메타네이션 기술, DAC(이산화탄소 직접 회수) 기술 등의 개발도 검토하고 있다.
JFE는 수소 직접환원 기술과 함께 메타네이션 기술을 조합한 카본 리사이클 고로 기술을 개발하고 있다.
카본 리사이클 고로는 고로에서 배출된 이산화탄소를 그린수소와 반응시켜 메탄으로 변환하고 고로에 환원시켜 반복 사용하는 구조이며, 코크스 일부를 메탄으로 대체함으로써 이산화탄소 배출량을 줄이고 배출된 이산화탄소는 포집‧이용(CCU) 프로세스를 거쳐 화학제품으로 재생산함으로써 탄소중립을 실현할 수 있다.
JFE는 지구환경산업기술연구기구(RITE)와 공동으로 고로 배출가스와 그린수소를 원료로 제조하는 메탄올(Methanol) 프로세스를 개발하고 있다. (K)